Сергей Вавилов - Глаз и Солнце

Черные тела и даже наиболее блестящие металлические поверхности далеко не полностью отражают падающий на них свет; тела не вполне прозрачные и даже самые прозрачные, если только их толщина достаточно велика, также поглощают (я пользуюсь общепринятым выражением) заметное количество падающего света; но отсюда не следует заключать, что принцип сохранения живых сил более не приложим к этим явлениям; наоборот, из наиболее вероятного представления, которое можно себе создать о механической природе тел, следует, что сумма живых сил всегда должна оставаться одной и той же (до тех пор, пока ускоряющие силы, стремящиеся вернуть молекулы в их положение равновесия, не изменились в интенсивности) и что то количество живых сил, которое исчезает как свет, воспроизводится как теплота.

Под этим подразумевают обыкновенно ширину волны, когда говорят о волнах, распространяющихся на поверхности жидкости. Но я подразумеваю здесь под длиной волны промежуток, заключенный между первой и последней из точек, возмущенных в жидкости одним полным колебанием колеблющейся частицы.

Очевидно, что это рассуждение применимо только к системам, состоящим из волн одной и той же длины; в самом деле, если бы волны одной были длинней, чем волны другой, то, как бы эта разность ни была мала, относительное положение их уже не могло бы быть одним и тем же по всему протяжению обеих групп волн, и в то время как противоположность между первыми волнами была бы почти полной, для последующих она была бы уже не полной, а еще несколько далее между ними оказалась бы даже согласованность в движении; отсюда произошло бы чередование слабых и сильных колебаний, подобное биениям, которые можно слышать при созвучии двух мало отличающихся друг от друга нот; но эти чередования слабого и сильного света следуют друг за другом с такой огромной быстротой, что вызываемое ими в глазу ощущение будет непрерывно.

Мы всегда предполагаем, что обе системы волн имеют одинаковую интенсивность; если бы колебания одной из них были менее энергичны, чем колебания другой, то они не могли бы более вполне их уничтожить. Скорости колебания одной из них по-прежнему должны были бы вычитаться из скоростей другой, так как они толкают молекулы эфира в разные стороны; но остатки не были бы больше равны нулю и давали бы только равнодействующие скорости более маленькие, чем те, которые имеются в самом интенсивном пучке света. Таким образом, и в этом случае с прибавлением второго пучка света света бы стало меньше, но это уменьшение будет тем менее заметно, чем слабее будет второй пучок по отношению к первому.

Я называю волновой поверхностью поверхность, все точки которой в один и тот же момент времени оказываются возмущенными одинаковым образом. Если рассматривать ее, например, в начале, в середине или в конце волны, то это будет поверхность, в которой колебательное движение равно нулю; если взять ее в середине первой или второй половины волны, то это будет поверхность, на всем протяжении которой абсолютные скорости эфирных молекул достигают своего максимума.

Если цветные кольца, получающиеся при интерференции двух почти параллельных систем волн, показывают, как и полосы, и часто даже на весьма узком протяжении, попеременно темные и светлые полосы, то это зависит исключительно от того, что воздушный слой, находящийся между двумя соприкасающимися стеклами, не имеет повсюду одной и той же толщины, а это меняет разность хода лучей, отраженных от первой и второй поверхности воздушного слоя и дающих взаимной интерференцией темные и блестящие кольца.

Принцип Гюйгенса в той формулировке, которая ему была дана Френелем, еще не может считаться вполне строгим. Если точно следовать Френелю, то две вещи остаются необъясненными. Прежде всего остается неразъясненным, почему отсутствует так называемая «обратная» волна. Если взять какое-нибудь одно из положений, скажем, сферической волны, и каждую ее точку рассматривать как новый центр колебаний, то остается невыясненным, почему элементарные волны, бегущие назад к центру волны, не могут дать вторичной волны, бегущей по тому же направлению. Объяснения Френеля страдают некоторой неясностью. В свое время это слабое место теории Френеля привело к чрезвычайно интересной полемике между ним и Пуассоном. Второе слабое место теории заключается в том, что она, давая правильное значение для амплитуды или интенсивности беспрепятственно распространяющегося света, дает неправильное значение для его фазы, которое отличается по его теории от истинного на π/2. Вполне строгая формулировка принципа Гюйгенса была дана лишь значительно позднее Кирхгофом. – Примеч. перев.

Обратно, с помощью того же самого опыта и с чрезвычайно большой точностью можно определить толщину тонкой пластинки, сделанной из вещества, показатель преломления которого известен; для этого ее надо поместить на пути одного из двух световых пучков перпендикулярно к его направлению и измерить смещение полос.

Я беру длину волны желтых лучей, так как они самые блестящие в спектре и так как по этой причине их темные и блестящие полосы совпадают с наименее освещенными и наиболее блестящими точками полос, которые получаются с белым светом; белым же светом при такого рода опытах пользуются обыкновенно как вследствие его большого блеска, так и вследствие того, что он более резко выделяет центральную полосу, в положении которой существенно не ошибаться.

Печатается по изданию: Гёте И. В . Избранные сочинения по естествознанию / Пер. И. И. Канаева. М., 1957.

Если знаешь что-либо правильнее этого, смело берись за него; если же нет, то пользуйся этим вместе со мной (Гораций) ( лат .).

Истинно ли наше дело или ложно, так или иначе, мы будем защищать его всю жизнь. После нашей смерти дети, которые сейчас играют, будут нашими судьями (Карл Линней) ( лат .).

Будь несолнечен наш глаз —

Кто бы солнцем любовался?

Не живи дух Божий в нас —

Кто б божественным пленялся? ( нем .) (Перевод В. А. Жуковского.)

Colores adventicii ( лат .) – случайные цвета; imaginarii ( итал .) – воображаемые; phantastici ( итал .) – фантастические; couleurs accidentelles ( франц .) – случайные цвета; vitia fugitiva ( лат .) – мимолетные недостатки; ocular spectra ( лат .) – глазные призраки.

«Несомненно, что или причина картины находится в ретине, или причина распространения лучей заключается в духовном впечатлении» (Против Вителлиана Паралипомены, с. 220) ( лат .).